Um cristal que se comporta como um único sistema quântico
O experimento foi realizado com Ce₃Pd₂₀Si₆, um composto intermetálico pertencente à família dos chamados férmions pesados. A amostra tinha vários centímetros de tamanho, aproximadamente o suficiente para ser segurada com uma mão.
À primeira vista, esse não parece ser o cenário ideal para observar fenômenos quânticos delicados. Um cristal desse tamanho contém uma quantidade enorme de átomos, interage constantemente com o ambiente e está sujeito a vibrações e flutuações que podem destruir correlações quânticas.
Mesmo assim, os pesquisadores encontraram evidências de que partes do material não estavam respondendo de maneira independente.
Quando o cristal recebia uma perturbação, sua resposta revelava que várias entidades quânticas estavam agindo de forma coordenada, como se pertencessem a um único sistema.
A pesquisa, realizada por cientistas da Universidade Técnica de Viena e colaboradores, foi publicada na Nature Physics.
Não é exatamente um gato de Schrödinger
A comparação com o famoso gato de Schrödinger pode parecer tentadora, mas não descreve corretamente o que aconteceu.
O entrelaçamento quântico ocorre quando o estado de diferentes componentes de um sistema não pode mais ser descrito adequadamente considerando cada um deles separadamente. As propriedades das partes ficam correlacionadas de uma maneira que só faz sentido quando o conjunto é analisado como um todo.
Silke Bühler-Paschen, pesquisadora da Universidade Técnica de Viena e uma das responsáveis pelo estudo, propõe uma analogia mais próxima: um formigueiro.
Quando algo perturba uma colônia de formigas, não necessariamente reage apenas uma formiga isolada. A resposta pode envolver todo o sistema.
É, de certa maneira, o que os pesquisadores encontraram no cristal.
A dificuldade estava em demonstrar esse comportamento dentro de um material macroscópico. Em experimentos de física quântica, é relativamente comum entrelaçar fótons, íons ou pequenos conjuntos de átomos cuidadosamente isolados. Fazer algo semelhante em um sólido de vários centímetros é muito mais complicado.
Um nêutron atingiu o cristal e a resposta revelou algo inesperado
Para estudar o que acontecia no interior do material, os pesquisadores bombardearam a amostra com nêutrons no Instituto Laue-Langevin, em Grenoble.
Os nêutrons permitem investigar as excitações e flutuações magnéticas do material por meio de espalhamento inelástico. Em vez de observar diretamente cada partícula, os cientistas conseguem reconstruir informações sobre a maneira como o sistema responde coletivamente.
A chave do experimento foi utilizar uma ferramenta conhecida como informação de Fisher quântica.
Essa grandeza permite medir, entre outras coisas, o quanto um sistema quântico é sensível a uma determinada perturbação. Quando as entidades que o compõem agem de maneira independente, existe um limite para essa sensibilidade.
Mas, quando estão fortemente entrelaçadas, a resposta coletiva pode ultrapassar esse limite.
E foi exatamente isso que os pesquisadores observaram.
Os dados indicam que o sistema continha grupos com pelo menos nove entidades quânticas entrelaçadas.
Esse detalhe é importante: não significa que os pesquisadores tenham encontrado exatamente nove partículas entrelaçadas e nada além disso. O resultado estabelece uma profundidade mínima de nove participantes no entrelaçamento detectado.
O detalhe mais importante apareceu quando o cristal foi resfriado
É aqui que o experimento ganha uma importância especial.
À medida que os pesquisadores reduziam a temperatura, a informação de Fisher quântica aumentava de maneira acentuada. E esse crescimento coincidia com a entrada do material no regime conhecido como metal estranho.
Os metais convencionais podem ser descritos por meio de quasipartículas: excitações que, embora interajam entre si, conservam identidade suficiente para ajudar a explicar propriedades como a condução elétrica.
Os metais estranhos não se encaixam tão bem nessa descrição.
Neles, o comportamento dos elétrons parece se tornar profundamente coletivo, e as quasipartículas convencionais deixam de fornecer uma explicação satisfatória.
O novo resultado levanta uma possibilidade bastante interessante:
talvez as partículas não estejam simplesmente se comportando de maneira mais caótica, mas estejam perdendo sua individualidade porque ficam fortemente entrelaçadas com o restante do sistema.
O efeito Kondo pode estar no centro do mistério
O material estudado pertence a uma família de compostos nos quais aparece o chamado efeito Kondo.
Simplificando bastante, esse fenômeno surge da interação entre elétrons que podem se mover pelo material e momentos magnéticos localizados associados a determinados átomos.
Em determinadas condições, essa interação pode desaparecer quando o sistema atravessa uma transição quântica.
A teoria já havia sugerido que a informação de Fisher quântica deveria atingir valores particularmente elevados perto desse tipo de ponto crítico.
Um trabalho publicado na Nature Communications em 2025 havia feito justamente essa previsão.
Agora, as medições experimentais fornecem evidências de que algo semelhante realmente acontece nesse material.
A coincidência é especialmente interessante porque conecta três fenômenos que muitas vezes eram estudados separadamente:
criticidade quântica + entrelaçamento multipartite + comportamento de metal estranho.
Isso também poderia ajudar a entender alguns supercondutores?
Aqui é importante conter o entusiasmo.
O experimento não descobriu um novo supercondutor, nem demonstra que o entrelaçamento observado seja a explicação definitiva para todos os metais estranhos.
Mas existe uma conexão que torna o resultado particularmente relevante.
Alguns comportamentos associados aos metais estranhos aparecem próximos de materiais que apresentam supercondutividade não convencional, incluindo determinados supercondutores de alta temperatura.
Se o entrelaçamento multipartite for uma característica geral desses sistemas, ele poderá se tornar uma ferramenta para comparar diferentes materiais e descobrir o que eles realmente têm em comum.
Também poderá ajudar a identificar o que acontece com as excitações individuais quando um material se aproxima de uma transição quântica.
Nove é apenas o começo
O resultado é impressionante, mas os próprios pesquisadores ressaltam que ainda existem muitas perguntas em aberto.
Por exemplo:
- Quais entidades concretas formam os grupos entrelaçados?
- Até onde esse entrelaçamento pode se estender?
- Como ele muda quando a temperatura é alterada?
- O que acontece quando se aplica pressão ou um campo magnético?
- O mesmo comportamento aparece em outros metais estranhos?
- Existe uma relação universal entre esse entrelaçamento e a supercondutividade não convencional?
Responder a essas perguntas será fundamental para descobrir se o fenômeno é uma propriedade específica do Ce₃Pd₂₀Si₆ ou uma peça de um mecanismo muito mais amplo.
Durante décadas, boa parte da pesquisa sobre os metais estranhos se concentrou em uma pergunta: o que acontece com seus elétrons?
Este experimento sugere uma maneira ligeiramente diferente de formular o problema.
Talvez o mistério não esteja apenas no que cada elétron faz individualmente.
Talvez o momento decisivo seja justamente aquele em que eles deixam de se comportar como indivíduos e passam a agir como partes de um único sistema quântico.
